[发明专利]一种螺旋曲面结构、保险杠、机床立柱及净化器

说明书

本发明涉及一种螺旋曲面结构，包括至少两个曲面单体，相邻两个所述曲面单体对称设置，曲面单体包括第一曲面、第二曲面及圆筒形曲面，圆筒形曲面螺旋上升或螺旋下降，所述第一曲面与圆筒形曲面的下断面连接，圆筒形曲面的上断面与所述第二曲面连接；制造成本低，吸能率高；还涉及一种上述螺旋曲面结构的制造方法，包括：步骤1、将圆柱放置在平面板材的一端，圆柱的轴线与平面板材的长度方向的夹角为θ，且圆柱的竖向中心平面经过平面板材的首端下部顶角；将板材沿圆柱螺旋向上弯折360°，得到一个曲面单体；步骤2、将圆柱抽出逆时针转动180°‑2θ后，使板材沿圆柱螺旋向上弯折360°；步骤3、重复步骤1和步骤2；制造成本较低。

技术领域

本发明涉及一种曲面结构，特别涉及一种螺旋曲面结构、保险杠、机床立柱及净化器。

背景技术

吸能填充材料按照轻质结构的形状，主要分为金属泡沫结构、点阵夹芯结构和棱柱夹芯结构。金属泡沫按照气孔的闭合情况又分为开孔式和闭孔式，但由于金属泡沫结构的机械强度较低，其用途局限于航空工业和隔音材料。点阵夹芯结构具有较高的机械强度，主要有金字塔、Octet和Kagome等结构。点阵夹芯结构由连接节点和节点的杆件组成一个单胞结构，再把单胞结构按照一定规律排列形成空间点阵结构。点阵夹芯结构虽然具有较高的机械强度，但其制造方法复杂，制作成本高。蜂巢结构作为典型的棱柱夹芯结构，具有较高的比强度，已广泛应用于航空航天领域，但是棱柱结构封闭的内部结构限制了内部空间利用率，而且具有热效率较低等缺点。轻质结构作为结构体的填充物，不仅需要一定的机械强度，而且结构的吸能特性也同样重要。双正弦曲面结构作为一种新型仿生轻质结构，其原型为螳螂虾的前鳌。该结构的机械强度虽然不及三棱柱夹芯结构和单正弦结构，但其能量吸收率远高于其他两种结构。但是此结构形状复杂，实际制造也存在一定难度。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供一种有一定的机械强度，且能保证吸能率的螺旋曲面结构。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种螺旋曲面结构，包括至少两个曲面单体，相邻两个所述曲面单体对称设置，所述曲面单体包括第一曲面、第二曲面及与第一曲面和第二曲面连接的圆筒形曲面，所述圆筒形曲面螺旋上升或螺旋下降，所述第一曲面与所述圆筒形曲面的下断面连接，所述圆筒形曲面的上断面与所述第二曲面连接；相邻两个所述曲面单体通过其各自的第二曲面连接。相邻两个所述的曲面单体关于其连接面对称设置，连接面为两个第二曲面的连接面。

进一步，所述螺旋曲面结构一体成型。

进一步，所述圆筒形曲面由平面板材螺旋上升或螺旋下降形成的。

进一步，所述圆筒形曲面螺旋上升时的斜率为0.5-2之间。

进一步，所述第一曲面为三角形结构。

进一步，所述第二曲面为三角形结构。

进一步，两个所述曲面单体的圆筒形曲面的轴线之间的夹角在60°-150°之间。

进一步，两个所述曲面单体的圆筒形曲面的轴线呈90°夹角。

螺旋曲面结构的有益效果是：可以实现以低成本制造三维螺旋曲面结构，并且可以实现结构的轻量化目的，本发明的三维螺旋曲面结构作为吸能材料不仅吸能率高，而且机械强度高

本发明还涉及一种螺旋曲面结构的制造方法，包括如下步骤：

步骤1、将圆柱放置在平面板材的一端，所述平面板材为矩形结构，圆柱的轴线与所述平面板材的长度方向的夹角为θ，θ为锐角，且圆柱的竖向中心平面经过所述平面板材的首端下部顶角；将板材沿所述圆柱螺旋向上弯折360°，得到一个曲面单体；

步骤2、将所述圆柱抽出后，以圆柱的竖向中心平面与平面板材上边沿的交点为圆心，逆时针转动180°-2θ；将板材沿所述圆柱螺旋向上弯折360°，得到另一个曲面单体；形成两个对称设置的曲面单体；